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摘要：顶管施工是近年来兴起的一种非开挖施工方法，目前在城市市政施工等多个领域得到了广泛的应用。但是顶管施工很容易造成沉降和位移，不利于建筑结构的稳定性，给施工区域上的建筑物日常安全带来巨大的隐患。为了解决这个问题须在施工过程中进行注浆作业，来保证土层的稳定。本文主要对顶管施工过程中的注浆作业进行介绍，分析其对保持建筑土层稳定的作用以及在避免施工造成环境污染方面的积极意义。
关键词：顶管施工；注浆作业；环境效应；土层稳定
现代城市高度发展，建筑群分布密集，作业空间狭小。大型市政施工如给排水管道敷设、煤气管道敷设、动力通信电力电缆敷设等工程在进行施工作业时常常由于作业空间狭小而影响了工程进度，且在施工过程中会不可避免地影响到了城市交通的正常运行，给城市居民的日常生活带来巨大的不便。
顶管施工技术妥善解决了城市施工作业空间受限的问题，但也带来了巨大的技术难题：沉降和位移。而采取必要的技术手段来保证顶管施工过程中和施工后土层地质稳定性和环境稳定性日益成为非开挖施工技术的研究热点，也是目前顶管施工技术研究的难点。
一、顶管施工
顶管施工技术是一种非开挖施工方法，1892年第一次出现在世人面前。在经过一百多年的发展之后，顶管施工技术已经日益成熟，形成了一套完整的工艺流程。我国顶管施工技术虽然起步较晚，但经过几十年发展，在顶管施工技术研究和应用方面也取得了巨大的成就。利用顶管施工技术进行施工时，施工人员不需要开挖范围巨大的面层，而只需要通过机械主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起，并把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，就这样完成了管道的非开挖敷设施工。综合顶管施工技术的发展和实际使用效果，我们可以总结出顶管施工的特点有：
（一）不开挖地面，节省工作空间，较少影响城市功能
顶管施工方法由于开挖面积不大而不会造成严重影响城市交通和日常城市居民出行等问题，较小影响城市功能的正常工作，因此在如今的城市市政工程施工中得到广泛的应用。
（二）不拆迁，不用破坏地面建筑物
顶管施工技术不会损伤地面建筑物，不用像传统的施工那样需要清除施工作业地面上的建筑物设施。
（三）施工不受气候和环境的影响
在进行顶管施工时，施工一般在地下进行，一般雨雪、大风等自然天气不会影响施工的正常进行，施工进度能够得到很好的保障。
（四）综合造价低
相对于普通施工方法，顶管施工工艺成本更低，也更经济实惠。
（五）容易发生沉降和位移等现象
这主要由顶管施工的技术特点决定，在施工过程中，掘进机通过第一个井在主顶油缸的推动下向第二个井进行推进。在推进过程中，很容易破坏土层原有的力学结构，造成土层地质发生沉降和位移现象，这不仅不利于施工的进行，也严重威胁着施工土层地质的稳定性，威胁城市建筑群的受力稳定与结构安全，而且在这个过程中很容易造成管道的断裂、破损，以至于发生严重的环境污染事故。
因此，顶管施工中需采取一定的技术手段，来保证施工过程中和施工后土层地质稳定性和环境稳定性。
二、注浆作业
经过长期的研究和探索，人们发现，在顶管施工过程中进行注浆作业可以有效解决顶管施工带来的沉降和位移造成工程地质不稳的问题。
注浆作业是指在长距离管道顶进过程中，利用触变泥浆套减少顶进过程中管壁与土体之间的磨擦力，并填充流失的土体，用以减少土层的变形、沉降以及隔水作用。进行注浆作业的主要工艺流程如下：
清孔、连接注浆工艺管道：根据管道预留注浆孔的位置，布设注浆支管，每个注浆口支管均设一控制闸阀；
注入浆液：管道布设完成后开始注浆，注浆压力？1.2Mpa；
封堵注浆孔：采用与预留注浆孔配套的丝堵封堵注浆孔，防止浆液流失；
冲洗注浆管：注浆完毕，应立即用清水冲洗注浆管，必须采取适当措施处理废水，搞好清洁工作。
三、注浆作业的作用
在顶管施工中采用注浆作业具有保持施工土层稳定性的作用，可以有效地保证施工安全和施工质量。具体如下：
（一）润滑作用
注浆作业一般采用膨润土触变泥浆，该泥浆一般由膨润土、粉末化学浆糊、纯碱按照一定比例与水混合而成，具有一定的流动性以及膨润性、胶凝性、固化性。泥浆灌注进施工土层，灌注完成后变成凝胶体，在顶管顶进过程中，可以成为顶进管道在土层中运动的减摩剂，起到一定的润滑作用。将顶进管道与土层之间的摩擦阻力减小，使得管道在顶进过程中不至于因为摩擦力过大而带动土层，导致结构受力的变化；防止土层松动，出现沉降和位移的出现，保证施工质量，保障施工地段地面建筑设施的结构受力稳定性。
（二）填充、支撑作用
膨润土触变泥浆由于其触变特性，在静止状态下，注浆形成凝胶体支撑地面。在注浆时，泥浆有限填补管道间缝隙以及管道与周边土地之间的空隙，在很短的时间内，泥浆达到渗入深度并与周边土壤形成混合土体，同时泥浆与混合土体之间形成一个相对密实、不透水的泥浆套。
泥浆套的存在不仅能够有效减少泥浆过分渗透带来的损失，也能有效压实土体，填补由于顶进施工带来的土体间隙，并作为支撑保证土体的结构受力稳定性，从而保证施工土层上方建构筑物的受力稳定。
四、注浆作业环境效应
在顶管施工中采用注浆作业，其产生的环境积极效应是显而易见的， 注浆作业有效地填补了土层间隙，形成的泥浆套能够隔离管道与周边土壤的接触，使得管道与土体相对封闭，不会产生二者相互影响而带来的城市环境问题。如在给排水管道敷设过程中，泥浆套的存在使得管道不存在或很少有连接间隙，这就保证了管道中水质不会渗透入土壤影响土壤的土质，也避免土壤中含有的矿物质元素及塑料废弃等有毒有害物质渗透入管道影响管道中水质；在通信电缆的敷设施工中，泥浆套包裹在管线周边，使得管线不至于与周边土壤中的腐蚀性物质相接触而影响管线的正常工作，并且有效地阻止了管线老化对周边土壤的危害。
五、 建议
针对顶管施工的特点以及注浆工艺的优点和对顶管施工施工缺陷的弥补与补充，施工单位在进行顶管作业注浆工艺时需严格遵循有关国家标准，采用先进合理科学的注浆工艺进行施工。在进行施工作业时，施工材料的准备、泥浆的配置、施工机械的使用等需要严格依据标准和规范要求进行，在施工中应当严格把握施工质量，并及时对施工过程中存在的问题进行反馈和调整，保证施工进度的正常推进，保障施工的质量，为施工过程中城市地面建筑群的結构受力稳定性提供技术保障。
总结
本文通过对顶管施工特点以及其可能产生土层沉降、位移等地质危害从而影响到城市建构筑物设施的正常使用的分析，并对目前常用的顶管施工注浆工艺进行介绍，分析研究注浆工艺对于保持施工土层工程地质稳定性的作用和积极的环境效应，并对注浆工艺提出了更高的管理要求。
本文认为，在目前顶管施工过程中，注浆作业的使用使得工程地质稳定性得到很好的保障，能够有效避免由于顶管施工带来的环境危害，施工单位在实际施工过程中应当加强管理，采用符合要求的高质量泥浆及机械设备、注浆施工工艺，严格遵循工艺流程，切实符合工艺操作标准，为施工的稳定有序进行提供技术保障，为施工过程中城市建筑群的结构稳定性提供安全保障。
参考文献
[1] 张芸，顶管施工的方法探析[J]，科技传播，2014，10.
[2] 杨烨旻，顶管施工注浆作用及环境效应研究[D]，上海交通大学，2010.
[3] 卢小芬，浅析建筑工程施工中的注浆技术应用[J]，江西建材，2014，11.
[4] 刘剑，土木建筑工程中注浆施工方法技术探讨[J]，民营科技，2014，05.
[5] 惠冰，注浆作用下围岩变形规律与控制技术研究[D]，山东大学，2013.
作者简介
叶爱珍，1985年8月，江西南昌人，研究市政工程方向。
关键词：顶管施工；注浆作业；环境效应；土层稳定
现代城市高度发展，建筑群分布密集，作业空间狭小。大型市政施工如给排水管道敷设、煤气管道敷设、动力通信电力电缆敷设等工程在进行施工作业时常常由于作业空间狭小而影响了工程进度，且在施工过程中会不可避免地影响到了城市交通的正常运行，给城市居民的日常生活带来巨大的不便。
顶管施工技术妥善解决了城市施工作业空间受限的问题，但也带来了巨大的技术难题：沉降和位移。而采取必要的技术手段来保证顶管施工过程中和施工后土层地质稳定性和环境稳定性日益成为非开挖施工技术的研究热点，也是目前顶管施工技术研究的难点。
一、顶管施工
顶管施工技术是一种非开挖施工方法，1892年第一次出现在世人面前。在经过一百多年的发展之后，顶管施工技术已经日益成熟，形成了一套完整的工艺流程。我国顶管施工技术虽然起步较晚，但经过几十年发展，在顶管施工技术研究和应用方面也取得了巨大的成就。利用顶管施工技术进行施工时，施工人员不需要开挖范围巨大的面层，而只需要通过机械主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起，并把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，就这样完成了管道的非开挖敷设施工。综合顶管施工技术的发展和实际使用效果，我们可以总结出顶管施工的特点有：
（一）不开挖地面，节省工作空间，较少影响城市功能
顶管施工方法由于开挖面积不大而不会造成严重影响城市交通和日常城市居民出行等问题，较小影响城市功能的正常工作，因此在如今的城市市政工程施工中得到广泛的应用。
（二）不拆迁，不用破坏地面建筑物
顶管施工技术不会损伤地面建筑物，不用像传统的施工那样需要清除施工作业地面上的建筑物设施。
（三）施工不受气候和环境的影响
在进行顶管施工时，施工一般在地下进行，一般雨雪、大风等自然天气不会影响施工的正常进行，施工进度能够得到很好的保障。
（四）综合造价低
相对于普通施工方法，顶管施工工艺成本更低，也更经济实惠。
（五）容易发生沉降和位移等现象
这主要由顶管施工的技术特点决定，在施工过程中，掘进机通过第一个井在主顶油缸的推动下向第二个井进行推进。在推进过程中，很容易破坏土层原有的力学结构，造成土层地质发生沉降和位移现象，这不仅不利于施工的进行，也严重威胁着施工土层地质的稳定性，威胁城市建筑群的受力稳定与结构安全，而且在这个过程中很容易造成管道的断裂、破损，以至于发生严重的环境污染事故。
因此，顶管施工中需采取一定的技术手段，来保证施工过程中和施工后土层地质稳定性和环境稳定性。
二、注浆作业
经过长期的研究和探索，人们发现，在顶管施工过程中进行注浆作业可以有效解决顶管施工带来的沉降和位移造成工程地质不稳的问题。
注浆作业是指在长距离管道顶进过程中，利用触变泥浆套减少顶进过程中管壁与土体之间的磨擦力，并填充流失的土体，用以减少土层的变形、沉降以及隔水作用。进行注浆作业的主要工艺流程如下：
清孔、连接注浆工艺管道：根据管道预留注浆孔的位置，布设注浆支管，每个注浆口支管均设一控制闸阀；
注入浆液：管道布设完成后开始注浆，注浆压力？1.2Mpa；
封堵注浆孔：采用与预留注浆孔配套的丝堵封堵注浆孔，防止浆液流失；
冲洗注浆管：注浆完毕，应立即用清水冲洗注浆管，必须采取适当措施处理废水，搞好清洁工作。
三、注浆作业的作用
在顶管施工中采用注浆作业具有保持施工土层稳定性的作用，可以有效地保证施工安全和施工质量。具体如下：
（一）润滑作用
注浆作业一般采用膨润土触变泥浆，该泥浆一般由膨润土、粉末化学浆糊、纯碱按照一定比例与水混合而成，具有一定的流动性以及膨润性、胶凝性、固化性。泥浆灌注进施工土层，灌注完成后变成凝胶体，在顶管顶进过程中，可以成为顶进管道在土层中运动的减摩剂，起到一定的润滑作用。将顶进管道与土层之间的摩擦阻力减小，使得管道在顶进过程中不至于因为摩擦力过大而带动土层，导致结构受力的变化；防止土层松动，出现沉降和位移的出现，保证施工质量，保障施工地段地面建筑设施的结构受力稳定性。
（二）填充、支撑作用
膨润土触变泥浆由于其触变特性，在静止状态下，注浆形成凝胶体支撑地面。在注浆时，泥浆有限填补管道间缝隙以及管道与周边土地之间的空隙，在很短的时间内，泥浆达到渗入深度并与周边土壤形成混合土体，同时泥浆与混合土体之间形成一个相对密实、不透水的泥浆套。
泥浆套的存在不仅能够有效减少泥浆过分渗透带来的损失，也能有效压实土体，填补由于顶进施工带来的土体间隙，并作为支撑保证土体的结构受力稳定性，从而保证施工土层上方建构筑物的受力稳定。
四、注浆作业环境效应
在顶管施工中采用注浆作业，其产生的环境积极效应是显而易见的， 注浆作业有效地填补了土层间隙，形成的泥浆套能够隔离管道与周边土壤的接触，使得管道与土体相对封闭，不会产生二者相互影响而带来的城市环境问题。如在给排水管道敷设过程中，泥浆套的存在使得管道不存在或很少有连接间隙，这就保证了管道中水质不会渗透入土壤影响土壤的土质，也避免土壤中含有的矿物质元素及塑料废弃等有毒有害物质渗透入管道影响管道中水质；在通信电缆的敷设施工中，泥浆套包裹在管线周边，使得管线不至于与周边土壤中的腐蚀性物质相接触而影响管线的正常工作，并且有效地阻止了管线老化对周边土壤的危害。
五、 建议
针对顶管施工的特点以及注浆工艺的优点和对顶管施工施工缺陷的弥补与补充，施工单位在进行顶管作业注浆工艺时需严格遵循有关国家标准，采用先进合理科学的注浆工艺进行施工。在进行施工作业时，施工材料的准备、泥浆的配置、施工机械的使用等需要严格依据标准和规范要求进行，在施工中应当严格把握施工质量，并及时对施工过程中存在的问题进行反馈和调整，保证施工进度的正常推进，保障施工的质量，为施工过程中城市地面建筑群的結构受力稳定性提供技术保障。
总结
本文通过对顶管施工特点以及其可能产生土层沉降、位移等地质危害从而影响到城市建构筑物设施的正常使用的分析，并对目前常用的顶管施工注浆工艺进行介绍，分析研究注浆工艺对于保持施工土层工程地质稳定性的作用和积极的环境效应，并对注浆工艺提出了更高的管理要求。
本文认为，在目前顶管施工过程中，注浆作业的使用使得工程地质稳定性得到很好的保障，能够有效避免由于顶管施工带来的环境危害，施工单位在实际施工过程中应当加强管理，采用符合要求的高质量泥浆及机械设备、注浆施工工艺，严格遵循工艺流程，切实符合工艺操作标准，为施工的稳定有序进行提供技术保障，为施工过程中城市建筑群的结构稳定性提供安全保障。
参考文献
[1] 张芸，顶管施工的方法探析[J]，科技传播，2014，10.
[2] 杨烨旻，顶管施工注浆作用及环境效应研究[D]，上海交通大学，2010.
[3] 卢小芬，浅析建筑工程施工中的注浆技术应用[J]，江西建材，2014，11.
[4] 刘剑，土木建筑工程中注浆施工方法技术探讨[J]，民营科技，2014，05.
[5] 惠冰，注浆作用下围岩变形规律与控制技术研究[D]，山东大学，2013.
作者简介
叶爱珍，1985年8月，江西南昌人，研究市政工程方向。